Oxid uhličitý, tedy CO₂, si jde doma vyrobit překvapivě jednoduše. Není k tomu potřeba žádná složitá chemická aparatura, tlaková lahev ani speciální vybavení. Stačí běžné suroviny, PET lahev a nafukovací balonek.
Je ale dobré hned na začátku říct jednu důležitou věc: balonek naplněný CO₂ nebude létat. Oxid uhličitý je těžší než vzduch, takže takový balonek bude naopak o něco těžší. Pro pokusy je to ale ideální. Dá se na tom ukázat vznik plynu, chemická reakce, kvašení, nebo třeba to, že CO₂ dokáže „vylít“ ze sklenice a uhasit svíčku.
Bezpečnost
I když jde o jednoduché domácí pokusy, pár pravidel se hodí dodržet.
Pokusy dělejte ve větrané místnosti. CO₂ není jedovatý v běžném smyslu, ale vytlačuje kyslík, takže není dobrý nápad ho vdechovat přímo z balonku. Na výrobu plynu používejte raději PET lahev, ne skleněnou nádobu. A hlavně nikdy nádobu neuzavírejte napevno víčkem. Balonek je v tomhle případě ideální, protože se při vzniku plynu nafukuje a nehrozí tak nebezpečné natlakování nádoby.
1. Jedlá soda a ocet
Nejznámější a nejrychlejší způsob výroby CO₂ je reakce jedlé sody s octem. Je to klasický domácí pokus, který funguje spolehlivě a efektně.
Princip
Jedlá soda je hydrogenuhličitan sodný. Ocet obsahuje kyselinu octovou. Když se tyto dvě látky smíchají, proběhne chemická reakce, při které vzniká oxid uhličitý, voda a octan sodný.
Zjednodušeně:
jedlá soda + ocet → sůl + voda + CO₂Přesnější zápis reakce:
NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂Právě vznikající oxid uhličitý potom nafukuje balonek.
Praktické provedení
Do PET lahve nalijeme přibližně 100 ml octa. Do balonku nasypeme asi 10 až 12 g jedlé sody. Balonek opatrně nasadíme na hrdlo lahve tak, aby se soda ještě nevysypala dovnitř.
Jakmile je balonek nasazený, zvedneme ho. Soda se vysype do octa, začne pěnění a balonek se začne nafukovat.
Množství plynu
Běžný ocet má často koncentraci kolem 8 %. Přesné množství vzniklého plynu závisí na koncentraci octa, množství sody, teplotě a také na tom, kolik CO₂ zůstane rozpuštěné v kapalině.
Orientačně:
| Suroviny | Teoretické množství CO₂ | Prakticky přibližně |
|---|---|---|
| 100 ml 8% octa + 11 g sody | asi 3,2 l CO₂ | 2,5 až 3 l |
| 250 ml 8% octa + 28 g sody | asi 8 l CO₂ | 6 až 7 l |
Na jeden menší balonek většinou stačí asi 100 až 150 ml octa. Na větší balonek je lepší použít 200 až 300 ml octa a odpovídající množství jedlé sody.
Rychlost reakce
Reakce je velmi rychlá. Většina plynu vznikne během 10 až 40 sekund. Pokud je ocet studený nebo se směs hůř promíchá, může reakce trvat o něco déle.
Výhody
Hlavní výhodou je jednoduchost. Ocet i jedlá soda jsou běžně dostupné suroviny a reakce začne okamžitě. Efekt je dobře vidět, takže se metoda hodí i jako demonstrační pokus.
Nevýhody
Nevýhodou je zápach octa a poměrně silné pěnění. Když je reakce moc prudká, může se stát, že pěna vleze až do balonku. Také část vzniklého CO₂ zůstane rozpuštěná v kapalině, takže prakticky nezískáme úplně celé teoretické množství plynu.
2. Jedlá soda a kyselina citronová
Druhá metoda je velmi podobná předchozí, ale místo octa použijeme kyselinu citronovou rozpuštěnou ve vodě. Za mě je to pro nafukování balonků možná nejlepší varianta, protože nesmrdí jako ocet a dá se dobře dávkovat.
Princip
Kyselina citronová reaguje s jedlou sodou podobně jako ocet. Výsledkem reakce je citrát sodný, voda a oxid uhličitý.
Zjednodušeně:
kyselina citronová + jedlá soda → citrát sodný + voda + CO₂Přesnější zápis reakce:
C₆H₈O₇ + 3 NaHCO₃ → Na₃C₆H₅O₇ + 3 H₂O + 3 CO₂Praktické provedení
Do PET lahve nalijeme asi 100 ml vody a rozpustíme v ní 10 g kyseliny citronové. Do balonku nasypeme 13 g jedlé sody.
Balonek nasadíme na hrdlo lahve, zvedneme ho a soda se vysype do roztoku kyseliny citronové. Začne reakce a balonek se nafukuje.
Doporučený poměr
Dobře použitelný poměr je:
10 g kyseliny citronové : 13 g jedlé sodyTento poměr odpovídá reakci poměrně dobře. Když dáme některé látky zbytečně moc, část jí zůstane bez využití.
Množství plynu
Orientační množství vzniklého plynu:
| Suroviny | Teoretické množství CO₂ | Prakticky přibližně |
|---|---|---|
| 10 g kyseliny citronové + 13 g sody | asi 3,7 l CO₂ | kolem 3 l |
| 20 g kyseliny citronové + 26 g sody | asi 7,5 l CO₂ | kolem 6 l |
| 30 g kyseliny citronové + 39 g sody | asi 11 l CO₂ | 8 až 10 l |
Na běžný menší balonek je dobrý základ:
100 ml vody
10 g kyseliny citronové
13 g jedlé sodyNa větší balonek se dá dávka zdvojnásobit:
200 ml vody
20 g kyseliny citronové
26 g jedlé sodyV tom případě je ale lepší použít větší PET lahev, například 1,5 litru, protože reakce může pěnit.
Rychlost reakce
Rychlost záleží hlavně na množství vody a koncentraci roztoku. V koncentrovanějším roztoku proběhne reakce rychleji a prudčeji. Ve větším množství vody je klidnější.
Typicky trvá:
10 až 30 sekund u silnějšího roztoku
30 až 90 sekund u slabšího roztokuVýhody
Velká výhoda je, že reakce nesmrdí jako ocet. Kyselina citronová se dá dobře odvážit, takže se pokus dá lépe opakovat. Vzniká slušné množství CO₂ a celé je to poměrně čisté.
Nevýhody
Kyselinu citronovou nemusí mít každý doma. Při špatném poměru zůstane část surovin nevyužitá. A stejně jako u octa může reakce pěnit, hlavně když je směs příliš koncentrovaná.
3. Kvasnice a cukr
Třetí způsob je úplně jiný. Nejde o rychlou chemickou reakci kyseliny se sodou, ale o biologický proces. Oxid uhličitý vyrábějí kvasinky při kvašení cukru.
Princip
Kvasinky spotřebovávají cukr a přeměňují ho na oxid uhličitý a alkohol. Stejný princip známe z kynutí těsta nebo kvašení.
Zjednodušeně:
cukr → CO₂ + alkoholPřesnější zápis pro glukózu:
C₆H₁₂O₆ → 2 CO₂ + 2 C₂H₅OHBěžný cukr je sacharóza, ale kvasinky si s ní poradí také.
Praktické provedení
Do PET lahve dáme:
250 ml vlažné vody
20 g cukru
půl lžičky sušeného droždíMísto sušeného droždí jde použít i malý kousek čerstvého droždí. Voda má být vlažná, ne horká. Horká voda by kvasinky zabila.
Směs promícháme, na hrdlo lahve nasadíme balonek a necháme stát v teple.
Množství plynu
Teoreticky vzniká z cukru poměrně dost CO₂, ale v praxi záleží na aktivitě kvasinek, teplotě a dalších podmínkách.
Orientačně:
| Cukr | Teoretické množství CO₂ | Prakticky přibližně |
|---|---|---|
| 10 g cukru | asi 2,5 až 2,7 l CO₂ | 1,5 až 2,5 l |
| 20 g cukru | asi 5 až 5,4 l CO₂ | 3 až 5 l |
| 50 g cukru | asi 12 až 13 l CO₂ | postupně během delší doby |
Rychlost tvorby plynu
Tohle je pomalá metoda. První známky nafukování balonku se mohou objevit za 20 až 60 minut. Slušně nafouknutý balonek může být za 1 až 6 hodin. Tvorba CO₂ ale může pokračovat klidně mnoho hodin nebo i déle.
Výhody
Metoda je klidná, bezpečná a dobře ukazuje biologickou tvorbu plynu. Neprobíhá žádná prudká reakce a hodí se třeba jako delší pozorovací pokus.
Nevýhody
Hlavní nevýhoda je rychlost. Pokud chceme balonek nafouknout hned, kvasnice nejsou dobrá volba. Také se hůř přesně odhaduje množství plynu a po delší době může směs kvasně zapáchat.
Srovnání metod
| Metoda | Rychlost | Čistota | Řízení množství plynu | Vhodnost pro balonky |
|---|---|---|---|---|
| Jedlá soda + ocet | velmi rychlá | horší kvůli zápachu octa | dobrá | dobrá |
| Jedlá soda + kyselina citronová | velmi rychlá | dobrá | velmi dobrá | nejlepší |
| Kvasnice + cukr | pomalá | střední | horší | dobrá na dlouhodobý pokus |
Závěr
Vyrobit si doma oxid uhličitý pro nafouknutí balonku není nic složitého. Nejjednodušší je použít jedlou sodu a ocet. Funguje to okamžitě a suroviny má většinou každý doma.
Pokud ale chceme čistší a lépe dávkovatelný pokus, lepší je kombinace jedlé sody a kyseliny citronové. Nesmrdí, dobře se počítá potřebné množství a za pár desítek sekund vznikne dost plynu na nafouknutí balonku.
Kvasnice s cukrem jsou zase zajímavé tím, že nejde o prudkou chemickou reakci, ale o pomalou biologickou výrobu CO₂. Na rychlé nafouknutí balonku se moc nehodí, ale jako delší pokus fungují výborně.
Pro praktické nafouknutí jednoho balonku bych zvolil tento recept:
250 ml vody
25 g kyseliny citronové
32 g jedlé sody nasypané v balonkuPo vysypání sody do roztoku začne vznikat CO₂ a balonek se během krátké chvíle nafoukne. Jednoduché, levné a efektní.